KR20210118758A

KR20210118758A - 상 가열 장치 및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20210118758A
Application number: KR1020210036544A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 이와사키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2021-10-01
Also published as: US20210294250A1; JP7562275B2; CN113433809A; US11402776B2; EP3885839A1; EP3885839B1; JP2021149034A

Abstract

기록재와 접촉하는 필름; 필름의 내면에 접촉하도록 구성되는 히터 유닛으로서, 히터 유닛은 히터 및 히터를 지지하는 히터 지지체를 포함하고, 히터는 히터 지지체에 고정되는, 히터 유닛; 필름을 통해 히터 유닛과 함께 닙을 형성하는 가압 롤러로서, 닙은 기록재를 협지하고 반송하는, 가압 롤러; 히터 지지체를 통하지 않고 가압 롤러를 향해 히터를 가압하는 가압 부재; 닙에서의 가압력을 조정하는 가압력 조정 기구; 및 가압력 조정 기구를 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부는 히터의 온도를 검지하는 온도 검지 부재에 의해 검지되는 온도에 기초하여 가압력 조정 기구가 가압력을 조정하게 하는, 상 가열 장치가 제공된다.

Description

상 가열 장치 및 화상 형성 장치{IMAGE HEATING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 복사기나 레이저 빔 프린터 등의 화상 형성 장치에 사용되는 상 가열 장치에 관한 것이다.

전자사진 시스템의 복사기나 레이저 빔 프린터 같은 화상 형성 장치는, 기록재 상에 토너상을 전사하는 전사 장치 및 기록재 상에의 정착을 위해 토너상을 가열 및 가압하는 상 가열 장치(이하, 정착 장치라 지칭함)를 포함한다. 화상 형성 장치는 어떤 분류의 에러로 인해 잼(jamming)으로 알려진 기록재의 반송의 방해를 야기할 수 있다. 일본 특허 출원 공개 제H07-129018호는, 정착 장치에 대한 기록재의 잔류를 검지하는 기록재 검지 유닛과 정착 장치의 가압력을 해제하는 가압력 해제 기구를 제공함으로써 잼을 검지했을 때에 정착 장치의 가압을 자동 해제하여, 잼된 기록재의 정착 장치로부터의 제거를 용이하게 하는 기술을 개시하고 있다.

또한, 화상 형성 장치에 대해 전원이 오프될 때 또는 화상 형성 장치가 잠시 동안 사용되지 않는 슬립 모드로의 이행 중에, 정착 장치의 가압을 자동 해제함으로써 장시간의 가압에 기인하는 정착 부재의 변형 같은 열화를 방지하는 기술이 개시되어 있다.

정착 장치의 가열 방식의 제안된 예는 할로겐 히터 등을 포함하는 원통체 형태의 정착 롤러와 가압 롤러를 사용한 가열 롤러 방식과 정착 장치에서의 전력을 절약할 수 있는 가열 방식으로서의 필름 가열 방식을 포함한다. 필름 가열 방식에서의 정착 장치의 예는, 내열 수지 또는 금속으로 주로 이루어지는 저 열용량 관형 벨트(이하, 필름이라 지칭함), 원통형 벨트의 내면과 활주 접촉하는 세라믹 등으로 이루어지는 가열체(이하, 히터라 지칭함), 및 가열체 지지체(이하, 히터 지지체 또는 히터 홀더라 지칭함)에 의해 활주 닙부(이하, 내면 닙부라 지칭함)가 형성되며, 필름을 통한 가압 부재에 의한 가압에 의해 압접 닙부(이하, 정착 닙부라 지칭함)가 형성되는 정착 장치를 포함한다.

이러한 종류의 정착 장치는, 히터 홀더에 히터가 부착되고, 히터의 온도를 검지하는 서미스터, 안전 요소로서의 서모 스위치, 및 히터에 전력을 공급하는 커넥터 같은 가압 부재가 히터 홀더의 히터 지지 시트면에 제공된 구멍을 통해 삽입되어 히터를 가압하도록 구성되어 있다. 이들 가압 부재는 히터와 압접된 상태로 지지되며, 히터가 히터 홀더로부터 분리되는 방향으로 힘이 작용한다.

잼이 검지될 때, 전원이 오프될 때, 및 슬립 모드로의 이행 중 같은 상태에서 화상 형성 장치에서 정착 장치의 가압이 자동 해제되고, 히터가 상술한 가압 부재로부터의 가압에 의해 히터 홀더로부터 이격되는 방향으로 당겨지는 경우, 가압 부재의 지지 상태는 변화된다. 이는 서미스터에 의한 온도 검지 및 안전 요소의 동작 조건이 불안정해지게 할 수 있거나 또는 히터의 에지부가 필름의 내면에 접촉하여 이를 손상되게 할 수 있다. 일본 특허 출원 공개 제2016-12077호는, 히터와 히터 홀더 사이의 미리결정된 공간에 접착제를 개재시켜서 히터를 지지함으로써, 상술한 가압 부재에 의한 히터의 분리를 억제하는 구성을 개시하고 있다.

상술한 접착제의 전형적인 예는 히터와 히터 홀더 사이의 열팽창 계수의 차이에 의한 응력을 흡수하고 200℃ 이상의 고온을 견디기 위해서 사용되는 탄성을 갖는 실리콘 고무계의 접착제를 포함한다.

불행하게도, 실리콘 고무계 접착제는 일반적으로 상온보다 온도가 상승함에 따라 접착제 자신이 연화되어서 손상되기 쉬워지는 특성을 갖는다. 전술한 바와 같이 정착 장치의 가압이 자동 해제되면, 접착제는 가압 부재의 가압력으로 인해 히터 홀더로부터 히터가 분리되는 방향으로 신장되는 경향이 있다. 특히, 잼이 검지될 때 같은 고온 상태는, 접착제가 더 많이 신장되게 하여, 접착제의 탄성 복원력의 작용에 의해 히터 또는 히터 홀더와 접착제 사이의 계면(접착 계면)에 큰 부하가 가해진다. 이러한 부하가 반복적으로 가해지면, 접착 계면에서의 접착 강도가 서서히 저하되어 접착제 박리가 발생하기 쉬워지게 한다. 이는 잼 발생 횟수 또는 전원 오프 횟수 등의 압력 해제의 반복 횟수가 정착 장치 수명의 율속값이 되게 할 수 있다.

근년, 프린트 작업의 종료 직후의 슬립 모드로의 이행의 제어는 화상 형성 장치에 의해 이용되는 에너지를 절약하는 관점에서 표준이 되고 있다. 이는 고온 상태에서의 정착 장치의 가압의 해제의 빈도를 증가시키고, 따라서 정착 장치의 수명에 대한 영향을 더욱 증가시킨다.

본 발명의 목적은, 상 가열 장치의 가압 해제 제어를 개선하여 히터와 히터 지지체 사이의 접착 강도의 저하를 방지함으로써 상 가열 장치의 수명에 대한 가압 해제의 영향을 감소시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 상 가열 장치는,

관형 형상으로 형성되고, 상기 기록재와 접촉하면서 회전하도록 구성된 필름;

상기 필름의 내면에 접촉하도록 구성되는 히터 유닛으로서, 상기 히터 유닛은, 히터 및 상기 히터의 길이 방향으로 상기 히터를 지지하도록 구성된 히터 지지체를 포함하며, 상기 히터는 접착제에 의해 상기 히터 지지체에 고정되는, 히터 유닛;

상기 히터의 온도를 검지하도록 구성된 온도 검지 부재;

상기 필름의 외면에 접촉하고, 상기 필름을 통해서 상기 히터 유닛과 함께 닙을 형성하도록 구성된 가압 롤러로서, 상기 닙은 기록재를 협지하고 반송하는, 가압 롤러;

상기 닙을 형성하는 상기 히터 지지체를 통해서 상기 가압 롤러를 향해 상기 히터를 가압하도록 구성된 가압 스프링;

상기 히터 지지체를 통하지 않고 상기 가압 롤러를 향해 상기 히터를 가압하도록 구성된 가압 부재;

상기 가압 스프링에 의한 가압력을 조정하도록 구성된 가압력 조정 기구; 및

상기 가압력 조정 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하며,

상기 제어부는, 상기 온도 검지 부재에 의해 검지되는 온도에 기초하여, 상기 가압력 조정 기구가 상기 가압력을 조정하게 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 화상 형성 장치는,

기록재에 화상을 형성하도록 구성된 화상 형성부; 및

기록재에 형성된 화상을 정착시키도록 구성된 정착부를 포함하며,

상기 정착부는 본 발명의 상 가열 장치이다.

본 발명은 히터와 히터 지지체 사이의 접착 강도의 저하를 방지함으로써 상 가열 장치의 수명에 대한 가압 해제의 영향을 감소시킬 수 있게 한다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다. 상술한 본 발명의 각각의 실시형태는 단독으로 또는 복수의 실시형태의 조합으로서 구현될 수 있다. 또한, 상이한 실시형태들의 차이점은, 단일 실시형태에서의 개별적인 실시형태로부터의 요소 또는 특징의 조합이 유리한 경우에 또는 필요한 경우에 조합될 수 있다.

도 1은 화상 형성 장치(100)의 단면도이다.
도 2는 정착 장치(200)의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 실시예 1에서의 히터(210)와 히터 홀더(220) 사이의 접착 구조를 도시하는 설명도이다.
도 4는 접착제(280)의 계면 접착 강도의 온도 특성을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 접착제(280)의 계면 박리력의 온도 특성의 메커니즘을 도시한다.
도 6은 기록재(P)의 잼이 검지될 때의 압력 해제 제어의 흐름도이다.
도 7은 프린터의 전원이 오프될 때의 압력 해제 제어의 흐름도이다.
도 8은 슬립 모드로의 이행 시의 압력 해제 제어의 흐름도이다.
도 9는 실시예 2에서의 압력 해제 제어의 흐름도이다.
도 10은 실시예 3에서의 압력 해제 제어의 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 그러나, 본 실시형태에 기재되어 있는 구성의 크기, 재료, 형상, 그 상대 배치 등은 발명이 적용되는 장치의 구성, 각종 조건 등에 따라 적절히 변경될 수 있다. 그러므로, 실시형태에서 설명되는 구성의 크기, 재료, 형상, 그 상대 배치 등은 본 발명의 범위를 다음의 실시예로 제한하려는 것이 아니다.

실시예 1

도 1은 전자사진 기록 기술을 사용한 레이저 프린터(화상 형성 장치)(100)의 단면도이다. 본 발명이 적용가능한 화상 형성 장치의 예는 전자사진 시스템 및 정전 기록 시스템을 이용한 복사기 및 프린터를 포함한다. 그리고, 여기서는 본 발명이 전자사진 시스템을 사용하여 기록재(P)에 화상을 형성하는 레이저 프린터에 적용되는 경우를 설명한다.

비디오 컨트롤러(120)는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치로부터 송신되는 화상 정보 및 프린트 지시를 수신 및 처리한다. 제어부(113)는 비디오 컨트롤러(120)에 연결되어 있고, 비디오 컨트롤러(120)로부터의 지시에 응답하여 화상 형성 장치를 구성하는 각 유닛을 제어한다. 비디오 컨트롤러(120)가 외부 장치로부터 프린트 지시를 받으면, 이하의 동작에 의해 화상 형성이 실행된다.

프린트 신호가 발생하면, 스캐너 유닛(21)은 화상 정보에 따라서 변조되는 레이저 빔을 방출하고, 이후 정전하 롤러(16)에 의해 미리결정된 극성으로 정전기적으로 대전된 광수용체(19)가 주사된다. 이는 광수용체(19)에는 정전 잠상이 형성되게 한다. 현상기(17)가 정전 잠상에 토너를 공급하여 화상 정보에 대응하는 토너상을 광수용체(19)에 형성한다. 그리고, 급지 카세트(급지부)(11)에 적재된 기록재(기록 용지)(P)는 픽업 롤러(12)에 의해 1매씩 급지되어 롤러(13)에 의해 레지스트 롤러(14)를 향해서 반송된다. 또한, 기록재(P)는 광수용체(19) 상의 토너상이 광수용체(19)와 전사 롤러(20)에 의해 형성되는 전사 위치에 도달하는 타이밍과 동기하여 레지스트 롤러(14)로부터 전사 위치로 반송된다. 기록재(P)가 전사 위치를 통과하는 과정에서, 광수용체(19) 상의 토너상은 각각의 기록재(P)에 전사된다. 그 후, 기록재(P)는 정착부(상 가열부)로서의 정착 장치(상 가열 장치)(200)에 의해 가열되며, 토너상이 가열되어 각각의 기록재(P)에 정착된다. 정착된 토너상을 각각 담지하는 각각의 기록재(P)는 롤러(26 및 27)에 의해 레이저 프린터(100)의 상부의 트레이에 배출된다. 광수용체(19)를 클리닝하는 클리너를 18로서 지정한다. 상용 AC 전원(41)에 연결된 제어 회로(40)로부터 정착 장치(200)에 전력이 공급된다. 상술한 광수용체(19), 정전하 롤러(16), 스캐너 유닛(21), 현상기(17), 및 전사 롤러(20)는 각각의 기록재(P)에 미정착 화상을 형성하는 화상 형성부를 구성하고 있다. 교환 유닛으로서의 카트리지를 15로서 지정한다.

도 2는 정착 장치(200)의 단면도이다. 정착 장치(200)는, 가열체로서의 박벽 형상의 히터(210), 가열체 지지 부재(히터 지지체)로서의 히터 홀더(220), 및 히터(210)와 활주 접촉하면서 이동체로서 주행 및 이동하는 관형 형상의 필름(230)을 포함한다. 정착 장치(200)는, 히터(210)의 온도를 검지하는 온도 검지 부재로서의 서미스터(250), 및 필름(230)을 통해서 히터(210)와 함께 각각의 기록재(P)를 미리결정된 가압력으로 협지하는 압접 닙으로서의 정착 닙부(N)를 형성하는 가압 부재로서의 가압 롤러(290)를 더 포함하며, 정착 닙부(N)는 필름(230)의 외면과 가압 롤러(290) 사이에 형성된다. 또한, 정착 장치(200)는, 정착 닙부(N)를 형성하기 위한 가압력을 부여하거나 해제할 수 있는 가압력 조정 기구로서의 가압 기구(300)를 포함한다.

필름(230)은 폴리이미드 같은 내열 수지 또는 스테인리스강 같은 금속으로 이루어지는 베이스를 포함할 수 있으며, 내열 고무 등의 탄성층 및 내열 수지로 이루어지는 이형층이 베이스 상에 제공될 수 있다. 가압 롤러(290)는 철이나 알루미늄 같은 재료로 이루어지는 코어 금속(291) 및 실리콘 고무 같은 재료로 이루어지는 탄성층(292)을 포함한다. 가압 롤러(290)는 모터(M1)로부터 동력을 받아서 화살표 방향으로 회전한다. 히터(210)는, 알루미나 같은 세라믹 또는 스테인리스강(SUS) 같은 금속으로 주로 이루어지며, 작동될 때 발열하는 저항 발열 요소가 제공된다. 히터(210)는 후술하는 접착제를 이용하여 액정 폴리머 같은 내열 수지로 이루어지는 히터 홀더(220)에 의해 지지된다.

히터(210)는 필름(230)과의 활주 접촉면과 반대측의 면을 가지며, 서미스터(250) 및 도 3a 내지 도 3c에 도시되는 안전 요소(260) 같은 가압 부재가 그 면에 접촉하여 배치되어, 히터(210)가 히터 홀더(220)로부터 박리되는 방향으로 히터(210)를 가압하고 있다. 서미스터(250)는 히터(210)의 온도를 검지하고 온도를 온도 제어에 피드백하기 위한 온도 검지 부재이다. 본 실시예는, 온도에 따라 저항이 변화하는 저항 요소를 세라믹 페이퍼 같은 내열 부재 상에 지지하고, 폴리이미드 필름 같은 내압 부재에 의해 저항 요소를 보호함으로써 형성되는 유닛 부재를 사용한다. 서미스터(250)는, 가압 부재 홀더(270)에 의해 보유지지된 서미스터 가압 스프링(250a)의 가압력을 이용하여 히터(210)에 접촉하여 배치된다. 안전 요소(260)는, 이상 고온 상태에서 작동해서 히터(210)에 공급되는 전력을 차단하고, 따라서 히터(210)의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하는 서모 스위치 또는 온도 퓨즈 같은 보호 요소이다. 안전 요소(260)는, 가압 부재 홀더(270)에 의해 보유지지된 안전 요소 가압 스프링(260a)의 가압력을 이용하여 히터(210)에 접촉하여 배치된다.

히터 홀더(220)는 히터를 지지하는 면과 반대측의 면을 가지며, 금속 같은 강성 부재로 형성되는 후벽 부재인 가압 스테이(240)가 그 면에 접촉하여 배치되며, 따라서 가압 롤러(290)를 향해 가압력을 부여함으로써 정착 닙부(N)를 형성한다.

가압 기구(300)는, 정착 프레임(201), 가압 스프링(202), 가압판(203), 및 가압 해제 캠(204)을 포함한다. 가압 기구(300)는, 정착 프레임(201)에 의해 보유지지된 가압 스프링(202)의 가압력을, 가압판(203)을 이용해서 제2 가압 부재로서의 가압 스테이(240)의 길이 방향의 대향 단부에 부여한다. 가압력이 히터 홀더(220)와의 접촉 영역을 통해서 가압 롤러(290)를 향해 전달되면, 정착 닙부(N)이 형성된다. 본 실시예는, 히터(210), 히터 홀더(220), 가압 스테이(240) 등이 필름(230)의 내면에 접촉하는 히터 유닛(222)을 구성할 수 있게 한다.

그리고, 가압 해제 캠(204)이 가압판(203)과 접촉하여 배치되고, 정착 장치(200)의 가압력을 해제하는 명령이 모터(M2)로부터의 동력을 이용해서 가압 해제 캠(204)이 미리결정된 양만큼 회전하게 하여 가압판(203)을 상승시키며, 따라서 정착 닙부(N)를 형성하는 가압력이 해제될 수 있게 한다. 정착 장치(200)의 가압력을 해제하는 동작 플로우를 이하에서 상세하게 설명한다. 본 실시예에서의 가압력의 해제는, 가압이 없는 상태가 되게 하는 것뿐만 아니라, 기록재(P) 상의 토너상을 가열 및 정착시키는 데 필요한 가압력을 잼 처리 및 정착 부재의 변형을 허용하는 정도로 감소시키는 것도 포함한다.

도 3a 내지 도 3c는 히터(210)와 히터 홀더(220) 사이의 접착 구성을 도시하는 설명도이다.

도 3a는 정착 닙부(N) 측으로부터 본 히터(210)의 평면도이다. 히터(210)는, 작동됨으로써 발열하는 저항 발열 요소 층(212), 저항 발열 요소 층(212)을 작동시키기 위한 전극(213), 및 저항 발열 요소 층(212)을 절연 및 보호하는 보호층(214)이 형성되어 있는 기판(211)을 포함한다. 본 실시예에서는 저항 발열 요소(212)가 제공되어 있는 면이 필름(230) 상에서 활주하도록 구성되고 반대측 면이 히터 홀더(220)에 접합되도록 구성되지만, 저항 발열 요소(212)가 제공된 면이 히터 홀더(220)에 접합되도록 구성될 수 있다.

도 3b는 정착 닙부(N) 측에서 본 히터 홀더(220)에서의 히터 지지면의 평면도이며, 도 3c는 도 3b의 X-X 선을 따라 취한 접착제(280)에 의해 서로 접합되는 히터(210)와 히터 홀더(220)의 단면도이다.

히터 홀더(220)는, 관통 구멍이 길이 방향의 미리결정된 장소에 각각 개방되어 있고, 서미스터(250, 251, 및 252) 및 안전 요소(260)가 히터(210)와 접촉하도록 대응하는 관통 구멍을 통과하여 배치되어 있는 히터 지지면을 갖는다. 본 실시예에서는, 각 서미스터 및 안전 요소는 5N의 가압력을 각각 갖는다.

접착점(281)이 히터 홀더(220)의 길이 방향에서 대응하는 서미스터(250, 251, 및 252)를 가로질러 그리고 안전 요소(260)를 가로질러 제공됨으로써, 히터(210) 및 히터 홀더(220)가 실리콘 고무계의 접착제(280)에 의해 서로 접합된다. 본 실시예에서는 히터 홀더(220)에서의 접착점(281)은 접착 면적을 증가시키기 위해서 요철이 제공된 표면 프로파일을 각각 갖는다. 이 이외에, 표면 프로파일은 평면일 수 있거나, 예를 들어 블라스트 처리가 표면에 적용될 수 있다.

본 실시예의 접착제(280)에 대해서, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.로부터 입수가능한 실리콘 고무계이고 1팩 타입이며 축합 반응형(습도 경화)인 접착제 KE-3417가 사용된다. 이 이외에, 접착제(280)는, 2팩 타입이고 부가 반응형(열 경화)일 수 있거나, 200℃ 이상의 내열성을 갖는 고무계의 접착제일 수 있다. 부가적으로, 접착 강도를 향상시키기 위해서 프라이머가 별도로 사용될 수 있다. 각 접착점(281)은 5 mm의 직경의 도포 범위 및 10 mg인 접착제(280)의 도포량을 갖는다.

이어서, 사전 검토를 통해 본 발명자에 의해 취득된 접착제(280)의 접착 강도의 온도 특성에 대해서 설명한다. 본 실시예의 접착 강도는, 접착제(280)와 히터 홀더(220) 사이의 계면 박리력 또는 접착제(280)와 히터(210) 사이의 계면 박리력을 나타내고, 접착제 자신의 파괴 강도를 나타내지 않는다.

본 발명자는 1개의 접착점당의 접착 강도를 측정하기 위해서 다음과 같은 사전 검토를 행했다.

히터 홀더(220) 중 1개의 접착점과 길이 방향에서 1개의 접착점을 가로질러 개방되는 2개의 관통 구멍을 포함하는 부분을 잘라내고; 잘라낸 길이와 유사한 길이로 히터(210)로부터 잘라낸 일부분을 서미스터 및 안전 요소를 조립하지 않는 상태에서 상술한 조건에서 그 부분에 접합해서 평가용 어셈블리를 형성했다. 평가용 어셈블리를 그 히터 노출면이 상온으로부터 230℃로 조정가능한 핫 플레이트 위에 있는 상태로 배치하고, 히터를 히터 가압 도구를 사용하여 2개의 관통 구멍을 통해 핫 플레이트를 향해 가압했다. 히터의 온도가 충분히 증가한 후에, 어셈블리를 히터(210)가 히터 홀더(220)로부터 분리되는 방향으로 힘 게이지로 당겼다. 그리고, 접착 계면이 박리되었을 때의 인장 강도의 피크값을 계면 박리력 또는 단순히 접착 강도로서 규정하였다.

도 4는 상술한 평가용 어셈블리를 사용해서 취득되는 핫 플레이트 온도 대 계면 박리력의 경향을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 계면 박리력은 상온으로부터 고온을 향함에 따라 감소하고, 본 실시예에서는 230℃에서의 계면 박리력은 상온에서의 것의 절반 이하이며, 따라서 온도가 증가함에 따라 계면은 더 작은 힘으로 박리될 수 있다는 것을 발견할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 상술한 바와 같은 계면 박리력의 온도 특성의 메커니즘을 도시한다. 미리결정된 인장 강도 또는 예를 들어 히터(210)를 히터 홀더(220)로부터 분리하는 5N의 힘이 평가용 어셈블리에 가해질 때, 도 5a는 상온에서의 접착제(280)의 개략적인 상태를 도시하며, 도 5b는 230℃에서의 것을 도시한다.

도 5a와 도 5b를 비교하면, 히터(210)와 히터 홀더(220)가 동일한 힘으로 당겨질 때, 인장 방향에서의 접착제의 연신량은 상이하다(중공 화살표). 이것은, 접착제는 온도가 상온으로부터 상승함에 따라 연화되어 신장되기 쉬워지는 실리콘 고무계의 접착제의 전형적인 특성으로 인한 것이다. 그러나, 고무 자신이 연화 및 열화되는 것은 아니므로, 고무의 경도 및 연신은 온도가 상온으로 돌아가면 원래의 값으로 돌아간다.

접착제가 당겨지면, 접착제는 핸드 드럼(hand drum) 같이 중간에서 좁아지는 단면 형상을 갖는다. 이때, 접착제(280)는 그 탄성 복원력에 의해 원래의 상태로 복귀하려는 경향이 있고, 따라서 접착제(280)와 히터(210) 또는 히터 홀더(220) 사이의 접착 계면, 특히 접착면의 에지 부분에 큰 응력(도 5a 및 도 5b에서 대각 화살표)이 가해진다.

그리고, 도 5b의 접착제의 연신량이 도 5a에서의 것보다 크기 때문에, 도 5a의 상온보다 높은 온도에 있는 도 5b에서 잘록부의 양이 더 증가한다. 이는 또한 접착 계면의 에지에 가해지는 상술한 응력의 증가도 야기한다. 따라서, 도 4에서와 같이 온도가 상승함에 따라 접착 계면이 더 작은 힘으로 박리될 수 있는 온도 특성이 나타난다.

이어서, 본 실시예에서의 정착 장치(200)의 제어에 대해서 설명한다. 본 실시예에서, 기록재(P)에 토너상을 정착시키기 위해서 필요한 필름 표면 온도는 180℃이다. 정착 장치(200)의 가열 수준에 따라 용지 통과부의 서미스터(250)를 200℃ 내지 230℃로 조정함으로써 원하는 필름 온도를 얻을 수 있다. 그리고, 접착제(280)는 접착점 중 대응하는 것 부근의 서미스터의 온도와 유사한 온도에 노출된다.

여기서 정착 장치(200) 또는 정착 장치(200)가 장착된 레이저 프린터(100)는 기록재 잼 검지 유닛(도시되지 않음)을 포함하고 따라서 잼이 검지될 때에 정착 장치(200)에서의 기록재(P)의 잔류를 검지할 수 있다.

또한, 정착 장치(200) 또는 정착 장치(200)가 장착된 레이저 프린터(100)는 장치의 기동과 정지를 제어하는 전원 전환 부재로서의 전원 스위치(도시되지 않음)를 포함하므로, 전원 스위치의 전환에 의해 장치의 전원을 온하거나 오프할 수 있다.

추가적으로, 정착 장치(200) 또는 정착 장치(200)가 장착된 레이저 프린터(100)는 기록재(P)에 토너상을 정착시키는 통상 전력 모드와 소비 전력이 적은 절약 전력 모드로서의 슬립 모드를 갖는다. 장치가 통상 전력 모드 중에 미리결정된 시간 동안 사용되지 않을 때, 장치는 슬립 모드로 이행된다. 슬립 모드 중에 프린트 신호를 수신하면, 장치는 통상 전력 모드로 복귀한다.

정착 장치(200)가 장착된 레이저 프린터(100)는 이하의 경우에 정착 장치(200)의 가압력을 해제하는 동작을 행한다.

(1) 레이저 프린터(100)가 잼을 검지했을 때에 정착 장치(200)에 기록재(P)가 체류하는 경우.

(2) 레이저 프린터(100)의 전원이 오프되는 경우.

(3) 레이저 프린터(100)가 슬립 모드로 이행되는 경우.

그리고, 다음의 경우에 정착 장치(200)에 가압력을 부여하는 동작을 행한다.

(4) 정착 장치(200)에 체류하는 기록재(P)가 제거되는 경우.

(5) 레이저 프린터(100)의 전원이 온되는 경우.

(6) 레이저 프린터(100)가 슬립 모드로부터 복귀되는 경우.

도 6 내지 도 8은 본 실시예에서의 정착 장치(200)의 가압력을 해제하는 제어 흐름도를 각각 나타낸다. 이하, 각 흐름도를 참조하여 동작을 설명한다.

도 6은 레이저 프린터(100)가 기록재(P)의 잼을 검지하는 때의 동작을 나타낸다. 레이저 프린터(100)가 프린트 동작(S602) 중에 잼을 검지하면(S603), 레이저 프린터(100)는 프린트 동작을 정지시켜 히터(210)의 전기적 가열을 정지한다(S604). 이어서, 검지 유닛(도시되지 않음)은 정착 장치(200) 내에 기록재(P)가 체류하는지의 여부를 검지한다(S605). 기록재(P)가 체류하는 경우, 서미스터(250, 251, 및 252) 각각에 의해 검지되는 온도가 미리결정된 임계치 또는 본 실시예에서는 175℃ 미만이 될 때까지 처리를 대기하고(S606), 그후 정착 장치(200)의 가압력을 해제한다(S607). S605에서 기록재(P)가 체류하지 않는 경우에는, 정착 장치(200)의 가압력은 해제될 필요가 없다. 본 실시예에서는, S606에서의 대기 시간으로 최대 2초가 걸린 후, 정착 장치(200)의 가압력이 해제되며, 그후 잼된 기록재(P)를 제거할 수 있다.

도 7은 레이저 프린터(100)의 전원이 오프될 때의 동작을 나타낸다. 레이저 프린터(100)의 전원 버튼을 누르는 등의 본체의 전원을 오프하는 동작에 의해 프린터의 전원을 오프하는 신호가 전송되면(S702), 서미스터(250, 251, 및 252) 각각에 의해 검지된 온도가 미리결정된 임계치, 또는 본 실시예에서는 175℃ 미만이 될 때까지 처리를 대기하고(S703), 그후 정착 장치(200)의 가압력을 해제한다(S704). 처리가 전원이 오프될 때의 다른 동작을 거친 후(S705), 레이저 프린터(100)의 전체 동작이 정지된다. 각 서미스터의 온도는 프린트 작업의 종료 직후를 제외하고 임계치 미만으로 충분히 낮아지기 때문에, 전원 오프 신호에 응답하여 압력 해제 동작이 즉시 개시된다.

도 8은 레이저 프린터(100)가 슬립 모드로 이행될 때의 동작을 나타낸다. 레이저 프린터(100)가 미리결정된 시간 동안 프린트 신호를 수신하지 않는 경우 같이 슬립 모드로의 이행 신호가 전송되는 경우(S802), 각 서미스터(250, 251, 및 252)에 의해 검지되는 온도가 미리결정된 임계치 또는 본 실시예에서는 175℃ 미만이 될 때까지 처리를 대기하고(S803), 그후 정착 장치(200)의 가압력을 해제한다(S804). 처리가 슬립 모드 이행 중의 다른 동작을 거친 후(S805), 레이저 프린터(100)는 슬립 모드로 이행한다. 각 서미스터의 온도는 프린트 작업의 종료 직후를 제외하고 임계치보다 충분히 낮아지기 때문에, 압력 해제 동작은 슬립 모드로의 이행 신호에 응답하여 즉시 개시된다.

본 발명의 제어 플로우가 사용되지 않을 경우, 예를 들어 잼이 검지될 때 도 6에서의 S606을 제외한 제어 플로우에 따라 정착 장치(200)의 가압력이 해제된다. 그러나, 상황에 따라서는 230℃의 서미스터 온도에서 가압이 해제될 수 있다. 전술한 바와 같이, 고온에서 접착제(280)의 계면 박리력은 감소된다. 이는, 가압이 해제될 때, 서미스터(250, 251, 252) 및 안전 요소(260)의 가압력을 이용하여 히터(210)를 히터 홀더(220)로부터 분리하는 힘과 접착제(280)의 계면 박리력 사이의 마진을 감소시킨다. 이러한 종류의 가압 해제가 반복되면, 계면 박리력은 더 저하될 수 있다. 이는 정착 장치(200)의 가압 해제의 횟수가 제한되는 것을 필요로 하고, 따라서 제한이 정착 장치(200)의 수명의 율속이 될 수 있다.

전술한 바와 같이, 화상 형성 장치에서 잼이 검지될 때, 프린터의 전원이 오프될 때, 및 슬립 모드로의 이행 중에 정착 장치의 온도 추이를 감시하면서 정착 장치의 가압력을 해제한다. 이에 의해 히터와 히터 홀더 사이의 접착 계면 박리에 대하여 마진을 확보할 수 있어, 압력 해제에 의한 정착 장치의 수명에 대한 영향을 감소시킬 수 있다.

압력 해제를 위한 온도 임계치는, 정착 장치의 구성에 적합한 계면 박리력에 따라 적절하게 조정되어야 한다. 구체적으로는, 온도 임계치는 접착제의 물성, 접착점의 형상, 접착 범위, 가압 부재의 배치 및 가압력 등에 따라 접착제의 계면 박리력에 대하여 마진을 확보할 수 있는 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 히터에 접촉하여 배치되는 서미스터에 의해 검지되는 온도를 사용해서 압력 해제의 온도 임계치를 설정한다. 이 이외에, 히터 홀더, 필름, 및 가압 롤러의 온도를 검지하는 수단을 사용하여 접착제의 온도를 예측해서 압력 해제를 제어하는 경우에도, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예는, 가압 부재로서 서미스터 및 안전 요소가 히터 이면(히터의 정착 닙에 가까운 면과 반대측의 면)에 배치되는 예에 대해서 설명했다. 이 이외에, 작동됨으로써 발열하는 전극이 히터 이면에 배치되고, 전극에 전력을 공급하는 접점 부재(contact member)가 가압 부재로서 배치되는 예에서도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

실시예 2

실시예 1은, 서미스터의 온도가 미리결정된 온도 임계치 미만으로 낮아질 때 압력 해제 동작이 행해지는 제어중인 정착 장치(200)의 가압 해제를 제어하는 방법의 예에 대해서 설명한다. 실시예 2는, 잼이 검지될 때, 프린터의 전원이 오프될 때, 또는 슬립 모드로의 이행 중에 행해지는 압력 해제의 반복 횟수에 따라 가압 해제를 위한 온도 임계치가 변화되는 예에 대해서 설명한다. 본 실시예의 레이저 프린터 및 정착 장치의 구성은 실시예 1과 유사하기 때문에, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 9는 본 실시예의 제어 흐름도이다. 정착 장치(200)가 가압 해제 동작을 행하게 하기 위한 온도 임계치가 Ta(초기값은 200℃임)로서 지정된다. 잼이 검지될 때, 프린터의 전원이 오프될 때, 또는 슬립 모드로의 이행 중에(S903), 각 서미스터(250, 251, 및 252)에 의해 검지되는 온도가 온도 임계치(Ta) 미만이 될 때 압력 해제 동작이 행해지는 실시예 1과 마찬가지의 압력 해제 동작 시퀀스가 행해진다(S904). 그리고, 압력 해제의 횟수(C)가 카운트 업되고(S905), 온도 임계치(Ta)가 표 1에 따라 카운트(C)에 대응하는 온도로 설정된다(S906). 표 1은, 압력 해제 횟수가 증가함에 따라 압력 해제 동작이 더 낮은 온도에서 행해지도록 설정된다. 압력 해제 횟수가 카운트의 상한(Cmax)에 도달하면(S907), 정착 장치(200)의 수명 경고가 통보된다(S908). 본 실시예에서는, Cmax는 15000 카운트로 설정된다. 본 실시예에서의 Cmax는, 일반적인 오피스 환경에서, 1일당의 압력 해제 횟수가 10회이고 1개월당의 프린터 가동 일수가 20일이라고 상정하여, 6년 이상 경과한 후에 카운트되는 카운트수로 설정된다.

압력 해제 횟수(C)	온도 임계치(Ta)
C＜5000	200℃
5000≤C＜10000	190℃
10000≤C＜15000	180℃
15000≤C	175℃

본 실시예에서와 같이 제어를 실시함으로써, 압력 해제의 반복 횟수가 작은 동안에는 접착 계면 박리에 대해 마진을 허용하여, 압력 해제 동작을 더 짧은 시간에 행할 수 있다. 그리고, 압력 해제의 반복 횟수가 증가함에 따라서 온도 임계치를 변화시킴으로써 접착 계면 박리에 대한 마진을 확보할 수 있다.

실시예 3

실시예 3은, 정착 장치(200)의 열 이력에 따라서 압력 해제 동작에 대한 온도 임계치가 변화되는 예에 대해서 설명한다. 본 실시예의 레이저 프린터 및 정착 장치의 구성은 실시예 1과 유사하기 때문에, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 10은 본 실시예의 제어 흐름도이다. 정착 장치(200)가 가압 해제 동작을 행하게 하기 위한 온도 임계치가 Ta(초기값은 200℃임)로서 지정된다. 프린트 동작 중에(S1003), 기록재(P)의 누적 용지 통과 횟수(Cp)가 카운트되고(S1004), 예를 들어 잼이 검지될 때, 프린터의 전원이 오프될 때, 또는 슬립 모드로의 이행 중에 압력 해제의 필요성이 판정된다(S1005). 필요한 것으로 판정되는 경우, 온도 임계치(Ta)는 표 2에 따라 누적 용지 통과 횟수(Cp)에 대응하는 온도로 설정되며(S1006), 그후 실시예 1에서와 같은 압력 해제 동작 시퀀스가 행해진다(S1007). 표 2는 기록재(P)의 누적 용지 통과 횟수(Cp)가 증가함에 따라서 압력 해제 동작이 더 낮은 온도에서 행해지도록 설정된다. 누적 용지 통과 횟수가 상한(Cpmax)에 도달하면(S1008), 정착 장치(200)의 수명 경고가 통보된다(S1009). 본 실시예에서는, Cpmax는 150000매로 설정된다.

본 실시예에서와 같이 제어를 실시함으로써, 기록재(P)의 용지 통과 횟수가 작거나 또는 정착 장치가 적은 열 이력을 가지며 접착제가 적은 열 열화를 갖는 동안에는 접착 계면 박리에 대하여 마진을 허용하여, 더 빠른 타이밍에 압력 해제 동작을 실행할 수 있다. 그리고, 누적 용지 통과 횟수가 증가하고 정착 장치의 열 이력에 의해 접착제의 열 열화가 진행됨에 따라서 온도 임계치를 변화시킴으로써, 정착 장치의 수명에 걸쳐 접착 계면 박리에 대한 마진을 확보할 수 있다.

본 실시예는 기록재(P)의 누적 용지 통과 카운트에 따라서 온도 임계치(Ta)가 변화되는 예를 설명한다. 이 이외에, 정착 장치의 누적 가동 시간, 가열 온도와 가열 시간의 이력 등을 이용하여 적절히 추정되는 정착 장치의 축열량의 누적 추정값 같은 열 이력에 따라 온도 임계치를 변화시킴으로써 유사한 효과를 얻을 수 있다.

실시예 1 내지 3에 대해서 설명했지만, 본 발명의 기술 사상 내의 어떠한 변형도 가능하다. 상기 실시예에서는, 히터의 필름 내면과 대향하는 면과는 반대측의 면에 가압되는 가압 부재로서 서미스터, 안전 요소, 및 접점 부재를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 추가적으로, 미리결정된 임계치로서의 각종 사전설정 온도가 장치 구성에 따라서 전술한 것과는 상이한 온도로 각각 적절하게 설정될 수 있다.

본 발명을 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 다음의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims

기록재에 형성된 화상을 가열하도록 구성된 상 가열 장치이며,
관형 형상으로 형성되고, 상기 기록재와 접촉하면서 회전하도록 구성된 필름;
상기 필름의 내면에 접촉하도록 구성되는 히터 유닛으로서, 상기 히터 유닛은, 히터 및 상기 히터의 길이 방향으로 상기 히터를 지지하도록 구성된 히터 지지체를 포함하며, 상기 히터는 접착제에 의해 상기 히터 지지체에 고정되는, 히터 유닛;
상기 히터의 온도를 검지하도록 구성된 온도 검지 부재;
상기 필름의 외면에 접촉하고, 상기 필름을 통해서 상기 히터 유닛과 함께 닙을 형성하도록 구성된 가압 롤러로서, 상기 닙은 기록재를 협지하고 반송하는, 가압 롤러;
상기 닙을 형성하는 상기 히터 지지체를 통해서 상기 가압 롤러를 향해 상기 히터를 가압하도록 구성된 가압 스프링;
상기 히터 지지체를 통하지 않고 상기 가압 롤러를 향해 상기 히터를 가압하도록 구성된 가압 부재;
상기 가압 스프링에 의한 가압력을 조정하도록 구성된 가압력 조정 기구; 및
상기 가압력 조정 기구를 제어하도록 구성된 제어부를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 온도 검지 부재에 의해 검지되는 온도에 기초하여, 상기 가압력 조정 기구가 상기 가압력을 조정하게 하는, 상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압 부재는 상기 온도 검지 부재의 일부인, 상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 히터의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하도록 구성된 안전 요소를 더 포함하고,
상기 가압 부재는 상기 안전 요소의 일부인, 상 가열 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압 부재는 상기 히터에 전력을 공급하도록 구성된 접점 부재인, 상 가열 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기록재의 잼을 검지하도록 구성된 잼 검지 유닛을 더 포함하며,
상기 잼 검지 유닛이 잼을 검지하고 상기 온도 검지 부재에 의해 검지된 온도가 미리결정된 임계치 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 가압력 조정 기구가 상기 가압력을 해제 또는 감소시키게 하는, 상 가열 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상 가열 장치의 기동과 정지를 전환하도록 구성된 전원 전환 부재를 더 포함하며,
상기 전원 전환 부재가 상기 상 가열 장치를 비활성화시키고 상기 온도 검지 부재에 의해 검지되는 온도가 미리결정된 임계치 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 가압력 조정 기구가 상기 가압력을 해제하거나 감소시키게 하는, 상 가열 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상 가열 장치는, 상기 화상을 가열하기 위한 통상 전력 모드와 상기 통상 전력 모드보다 소비 전력이 적은 절약 전력 모드를 가지며,
상기 상 가열 장치가 상기 통상 전력 모드로부터 상기 절약 전력 모드로 이행되고 상기 온도 검지 부재에 의해 검지된 온도가 미리결정된 임계치 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 가압력 조정 기구가 상기 가압력을 해제하거나 감소시키게 하는, 상 가열 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 가압력 조정 기구가 사전에 상기 가압력을 해제하거나 감소시킨 횟수에 따라 상기 임계치를 변화시키도록 구성되는, 상 가열 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 가압력 조정 기구가 사전에 상기 가압력을 해제하거나 감소시킨 횟수에 따라 상기 임계치를 변화시키도록 구성되는, 상 가열 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상 가열 장치의 열 이력에 따라 상기 임계치를 변화시키도록 구성되는, 상 가열 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상 가열 장치의 열 이력에 따라 상기 임계치를 변화시키도록 구성되는, 상 가열 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 가압력 조정 기구가 사전에 상기 가압력을 해제하거나 감소시킨 횟수에 따라 상기 임계치를 변화시키도록 구성되는, 상 가열 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상 가열 장치의 열 이력에 따라 상기 임계치를 변화시키도록 구성되는, 상 가열 장치.
제10항에 있어서,
상기 열 이력은 상기 닙을 통과한 기록재의 누적 매수인, 상 가열 장치.
제10항에 있어서,
상기 열 이력은 상기 상 가열 장치의 누적 가동 시간인, 상 가열 장치.
제10항에 있어서,
상기 열 이력은 상기 상 가열 장치의 축열량의 누적 추정값인, 상 가열 장치.
화상 형성 장치이며,
기록재에 화상을 형성하도록 구성된 화상 형성부; 및
기록재에 형성된 화상을 정착시키도록 구성된 정착부를 포함하며,
상기 정착부는 제1항 또는 제2항에 따른 상기 상 가열 장치인, 화상 형성 장치.